DE102017009973A1

DE102017009973A1 - Electric motor with dual cooling

Info

Publication number: DE102017009973A1
Application number: DE102017009973.1A
Authority: DE
Inventors: Nikolai Potozki; Stefanie Riepe; Heike Weigel; Jens Glogowski
Original assignee: Franz Woelfer Elmasch Osnabrueck GmbH; Franz Wolfer Elektromaschinenfabrik Osnabrueck GmbH
Current assignee: Franz Woelfer Elmasch Osnabrueck GmbH; Franz Wolfer Elektromaschinenfabrik Osnabrueck GmbH
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2017-10-26
Publication date: 2019-05-02
Also published as: WO2019081054A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor 2 mit einem Rotor 8, der mit einer Rotorwelle 10 drehfest verbunden ist, mit einem Gehäuse 4, das mit einem insbesondere von einer Flüssigkeit durchströmbaren Kühlmantel 12 versehen ist, der einen Innenmantel 14 und einen Außenmantel 16 aufweist, und mit einem ortsfest im Gehäuse 4 angeordnetem Stator 6, der den Rotor 8 in Umfangsrichtung umgibt und der wenigstens einen im Wesentlichen axial verlaufenden Kühlkanal 28 aufweist. Der Stator 6 kontaktiert über eine Wärme übertragende Kontaktfläche 22 den Innenmantel 14 des Kühlmantels 12, wobei die Kontaktfläche 22 von einer Stirnseite des Stators 6 betrachtet mindestens 50 % der Einhüllenden des Stators 6 und/oder der Innenseite des Innenmantels 14 umfasst.

The invention relates to an electric motor 2 with a rotor 8, which is rotatably connected to a rotor shaft 10, with a housing 4 which is provided with a flow-through in particular by a liquid cooling jacket 12 having an inner shell 14 and an outer shell 16, and with a stationary in the housing 4 arranged stator 6, which surrounds the rotor 8 in the circumferential direction and which has at least one substantially axially extending cooling channel 28. The stator 6 contacts the inner jacket 14 of the cooling jacket 12 via a heat-transferring contact surface 22, wherein the contact surface 22, viewed from one end side of the stator 6, comprises at least 50% of the envelope of the stator 6 and / or the inner side of the inner jacket 14.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor mit einem Rotor, der mit einer Rotorwelle drehfest verbunden ist, mit einem Gehäuse, das mit einem insbesondere von einer Flüssigkeit durchströmbaren Kühlmantel versehen ist, der einen Innenmantel und einen Außenmantel aufweist, und mit einem ortsfest im Gehäuse angeordneten Stator, der den Rotor in Umfangsrichtung umgibt und der wenigstens einen im Wesentlichen axial verlaufenden Kühlkanal aufweist.The invention relates to an electric motor having a rotor which is connected in a rotationally fixed manner to a rotor shaft, to a housing which is provided with a cooling jacket through which a liquid can flow, which has an inner jacket and an outer jacket, and a stator which is fixedly arranged in the housing. which surrounds the rotor in the circumferential direction and which has at least one substantially axially extending cooling channel.

Derartige Elektromotoren sind im Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise die EP 2 580 848 B1 eine dynamoelektrische Maschine mit Luft-Flüssigkühlung mit einem geschlossenen Luftkühlkreislauf. Hierbei weist der Innenmantel Ansätze auf, an denen der Stator befestigt wird, sowie Kühlrippen, an denen die Luft gekühlt wird.Such electric motors are known in the art. For example, shows the EP 2 580 848 B1 a dynamo-electric machine with air-liquid cooling with a closed air cooling circuit. Here, the inner shell has lugs on which the stator is attached, and cooling fins, where the air is cooled.

Nachteilig bei einem derartigen Elektromotor ist der durch die Kühlrippen sowie die Ansätze aufwändig zu fertigende Innenmantel des Kühlmantels. Weiterhin erfolgt die Kühlung des Stators vornehmlich durch den konvektiven Luftstrom zwischen dem Innenmantel und dem Stator.A disadvantage of such an electric motor is complicated by the cooling fins and the lugs to be produced inner shell of the cooling jacket. Furthermore, the cooling of the stator takes place primarily by the convective air flow between the inner shell and the stator.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Elektromotor der eingangs genannten Art mit einem verbesserten Kühlungssystem zu schaffen.Object of the present invention is to provide an electric motor of the type mentioned with an improved cooling system.

Gelöst wird die Aufgabe durch einen Stator, der über eine Wärme übertragende Kontaktfläche den Innenmantel des Kühlmantels kontaktiert, wobei die Kontaktfläche von einer Stirnseite des Stators betrachtet mindestens 50 % der Einhüllenden des Stators und/oder der Innenseite des Innenmantels umfasst. Die Einhüllende meint im Rahmen der Erfindung die Mantelfläche eines gedachten Zylinders, der sich um den Stator bzw. innerhalb des Innenmantels erstreckt und auf der die Kontaktfläche angeordnet ist. Für die Berechnung des Anteils wird dabei die jeweils kleinere Mantelfläche herangezogen. Dadurch wird bewirkt, dass auf mindestens 50 % eines Kreisumfanges, der die Kontaktflächen zwischen Innenmantel und Stator einschließt, ein inniger, Wärme übertragender Kontakt zwischen Stator und Innenmantel des Kühlmantels reduziert werden kann. Überschüssige Wärmeenergie kann aus dem Statormaterial über eine Festkörperwärmeleitung in den Innenmantel transportiert und durch das im Kühlmantel zirkulierende Kühlmedium aus dem Elektromotor ausgetragen werden. Für den Wärmetransport zwischen dem Festkörper werden hierbei die im Vergleich zu Gasen hohen Wärmeleitfähigkeiten von elektrisch leitfähigen, metallischen Körpern genutzt.The object is achieved by a stator, which contacts the inner jacket of the cooling jacket via a heat-transferring contact surface, the contact surface, viewed from one end side of the stator, comprising at least 50% of the envelope of the stator and / or the inner side of the inner jacket. The envelope means in the context of the invention, the lateral surface of an imaginary cylinder which extends around the stator or within the inner shell and on which the contact surface is arranged. For the calculation of the proportion, the respective smaller lateral surface is used. This causes at least 50% of a circumference, which includes the contact surfaces between the inner shell and stator, an intimate, heat-transferring contact between the stator and the inner jacket of the cooling jacket can be reduced. Excess heat energy can be transported from the stator material via a solid heat pipe into the inner jacket and discharged through the cooling medium circulating in the cooling jacket from the electric motor. For the heat transfer between the solid here in comparison to gases high thermal conductivity of electrically conductive, metallic bodies are used.

Durch den im Wesentlichen axial verlaufenden Kühlkanal im Stator kann zud em ein Gas oder Gasgemisch wie beispielsweise Luft als Kühlmittel durch den Stator geführt werden. In Summe ergibt sich somit eine kombinierte Kühlung über einen konvektiven Wärmetransport durch das Kühlmittel insbesondere im axial verlaufenden Kühlkanal sowie einen Wärmeabtransport durch Wärmeleitung über das elektrisch leitfähige Material des Stators bzw. des Innenmantels des Kühlmantels. Somit kann die Kühlung des Stators sowie die Temperaturkontrolle im Elektromotor, insbesondere im Bereich des Stators, verbessert werden.Due to the substantially axially extending cooling channel in the stator ZuD em a gas or gas mixture such as air can be performed as a coolant through the stator. In sum, this results in a combined cooling via a convective heat transfer through the coolant, in particular in the axially extending cooling channel and heat removal by heat conduction via the electrically conductive material of the stator or the inner shell of the cooling jacket. Thus, the cooling of the stator and the temperature control in the electric motor, in particular in the region of the stator can be improved.

Bevorzugt entspricht die axiale Ausdehnung des Kühlmantels zumindest der axialen Ausdehnung des Stators. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein Wärme leitender Kontakt nicht nur in einzelnen Abschnitten von mindestens 50 % der Einhüllenden des Stators und/oder der Innenseite des Innenmantels umfasst. Vielmehr hat dieser Wert Gültigkeit über die gesamte Länge des Stators. Somit stehen mindestens 50 % einer Mantelfläche eines den Stator einhüllenden Zylindermantels in Kontakt mit der Innenseite des Innenmantels. Hierdurch wird der Wärmeabtransport durch Wärmeleitung aus dem Stator an den Innenmantel des Kühlmantels über die gesamte Statorlänge gewährleistet und somit verbessert.The axial extent of the cooling jacket preferably corresponds at least to the axial extent of the stator. This ensures that a heat conductive contact not only in individual sections of at least 50% of the envelope of the stator and / or the inside of the inner shell comprises. Rather, this value is valid over the entire length of the stator. Thus, at least 50% of a lateral surface of a cylinder jacket enveloping the stator is in contact with the inside of the inner jacket. As a result, the heat dissipation is ensured by heat conduction from the stator to the inner jacket of the cooling jacket over the entire stator length and thus improved.

Mit Vorteil sind im Kühlmantel mindestens einen Störmungskanal ausbildende Einbauten angeordnet. Hierdurch erfolgt eine Führung des Kühlmediums, insbesondere einer Flüssigkeit im Kühlmantel, die eine gezielte und insbesondere gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums und somit eine gleichmäßige Kühlung des Kühlmantels bewirkt. Kurzschlussströmungen des Kühlmediums sowie Bildung von Hotspots, die in Folge einer nicht ausreichenden Überströmung mit Kühlmedium überhöhte Temperaturen aufweisen, werden somit vermieden. der Strömungskanal kann hierbei beispielsweise einen spiralförmigen oder mäanderförmigen Verlauf aufweisen.Advantageously, at least one stagnation channel forming internals are arranged in the cooling jacket. This results in a guide of the cooling medium, in particular a liquid in the cooling jacket, which causes a targeted and in particular uniform distribution of the cooling medium and thus a uniform cooling of the cooling jacket. Short-circuit flows of the cooling medium and formation of hotspots, which have excessive temperatures as a result of insufficient overflow with cooling medium, are thus avoided. The flow channel may in this case have, for example, a spiral or meandering course.

Besonders bevorzugt sind die Einbauten in axialer Richtung voneinander beabstandet und erstrecken sich in Umfangsrichtung zwischen Innenmantel und Außenmantel. Die Einbauten weisen jeweils mindestens einen fluidtechnischen Durchlass auf, wobei die Durchlässe von in axialer Richtung aufeinanderfolgenden Einbauten in Umfangsrichtung derart gegeneinander verdreht angeordnet sind, dass die Einbauten im Kühlmantel einen Strömungskanal mit mehrfacher Umlenkung und Stromteilung ausbilden. Derartige Einbauten, die sich in Umfangsrichtung zwischen Innen- und Außenmantel erstrecken, sind bei der Fertigung des Kühlmantels auf fertigungstechnisch einfache Weise zu realisieren. Durch derartige Einbauten realisierte Strömungskanäle weisen mehrfache Umlenkungen und Stromteilungen sowie Zusammenführungen des Kühlmediumstroms auf. Somit wird auf einfache Weise eine Verteilung des Kühlmediums im Kühlmantel realisiert und Kurzschlussströmungen werden verhindert. Zudem wird durch die Teilung des Kühlmediumstroms und die anschließende Wiedervermischung eine Vergleichmäßigung der Kühlmediumtemperatur erreicht. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn es zur lokalen Hotspot-Bildung im Elektromotor kommt, wodurch zwei Kühlmediumströme, die einen unterschiedlichen Verlauf im Kühlmantel aufweisen, unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Durch die Vermischung und wiederholte Teilung kommt es hier zu einer Vergleichmäßigung der Temperatur des Kühlmediums.Particularly preferably, the internals are spaced apart in the axial direction and extend in the circumferential direction between the inner shell and outer shell. The internals each have at least one fluidic passage, wherein the passages of axially successive internals in the circumferential direction are arranged rotated against each other such that the internals in the cooling jacket form a flow channel with multiple deflection and flow division. Such installations, which extend in the circumferential direction between the inner and outer shells, are to be realized in the manufacture of the cooling jacket in a simple manufacturing technology. Through such internals realized flow channels have multiple deflections and flow divisions and mergers of the cooling medium flow. Thus, a distribution of the cooling medium in the cooling jacket is realized in a simple manner and Short-circuit currents are prevented. In addition, a homogenization of the cooling medium temperature is achieved by the division of the cooling medium flow and the subsequent remixing. This is particularly advantageous when it comes to the local hotspot formation in the electric motor, whereby two cooling medium streams having a different course in the cooling jacket, have different temperatures. Due to the mixing and repeated division, the temperature of the cooling medium is evened out here.

Besonders bevorzugt sind die Einbauten C-förmig zwischen Innenmantel und Außenmantel erstreckt angeordnet. Derartige C-förmige Rinnen weisen auf eine besonders einfache Art einen entsprechenden fluidtechnischen Durchlass auf und können beispielsweise wechselseitig um 180° verdreht zwischen Innen- und Außenmantel des Kühlmantels angebracht sein, um einen entsprechenden Strömungskanal auszubilden. Der Strömungsdurchlass wird durch den Freiraum zwischen den Enden dieser Einbauten gebildet und ist somit automatisch so hoch wie der Abstand zwischen Innen- und Außenmantel. Zusätzliche Druckverluste werden vermieden.Particularly preferably, the internals C-shaped extending between the inner shell and outer shell are arranged. Such C-shaped grooves in a particularly simple way have a corresponding fluidic passage and, for example, can be mutually rotated by 180 ° between the inner and outer sheath of the cooling jacket, in order to form a corresponding flow channel. The flow passage is formed by the space between the ends of these installations and is thus automatically as high as the distance between the inner and outer sheath. Additional pressure losses are avoided.

Besonders bevorzugt erstrecken sich die Einbauten um 270° bis 350°, insbesondere 320° bis 340°, zwischen Innen- und Außenmantel. Hierdurch ist sichergestellt, dass einerseits eine ausreichende Führung des Kühlmittelfluids durch die C-förmigen Einbauten erfolgt und andererseits der Druckverlust im Kühlmantel weitgehend minimiert wird. Besonders bevorzugt ist der Abstand der beiden Enden der C-förmigen Einbauten so gewählt, dass der Querschnitt zwischen den beiden Enden der C-förmigen Einbauten zwischen Innen- und Außenmantel ungefähr die doppelte Fläche aufweist wie ein Querschnitt in Längsrichtung des Motors zwischen zwei direkt aufeinanderfolgenden Einbauten. Somit werden Änderungen der Abmessungen des Strömungsquerschnitts im Kühlmantel vermindert und die Strömungsführung im Kühlmantel optimiert.Particularly preferably, the internals extend by 270 ° to 350 °, in particular 320 ° to 340 °, between the inner and outer sheath. This ensures that on the one hand there is sufficient guidance of the coolant fluid through the C-shaped internals and, on the other hand, that the pressure loss in the cooling jacket is largely minimized. Particularly preferably, the distance between the two ends of the C-shaped internals is chosen so that the cross section between the two ends of the C-shaped internals between inner and outer shells approximately twice the area as a cross-section in the longitudinal direction of the motor between two directly successive internals , Thus, changes in the dimensions of the flow cross-section are reduced in the cooling jacket and optimized the flow guidance in the cooling jacket.

Vorteilhafterweise weist der Elektromotor einen Ventilator zum Erzeugen eines Kühlmittelstroms auf, insbesondere eines Gas- oder Gasgemischstroms in einem den Stator und den Rotor aufnehmenden Innenraum. Hierdurch kann eine erzwungene Konvektion im Bereich des Stators und Rotors erzeugt werden. Dies verbessert die Kühlung von Rotor und Stator und führt zu einer verbesserten Temperaturkontrolle im Bereich des Rotors und Stators. Der Ventilator kann hierbei als Axiallüfter ausgeführt werden, der in einer Verlängerung der Drehachse der Rotorwelle angeordnet ist oder als Radiallüfter, der gegenüber dieser Drehachse versetzt, insbesondere in radialer Richtung außerhalb des Gehäuses angeordnet und über eine Kühlmittel leitende Verbindung mit dem Innenraum in Verbindung stehend ist. Durch den Ventilator kann das Kühlmittel entweder in axiale oder in radiale Richtung in Bezug auf die Drehrichtung des Ventilators beschleunigt werden.Advantageously, the electric motor has a fan for generating a coolant flow, in particular a gas or gas mixture stream in an inner space accommodating the stator and the rotor. As a result, a forced convection in the region of the stator and rotor can be generated. This improves the cooling of the rotor and stator and leads to an improved temperature control in the area of the rotor and stator. The fan can in this case be designed as an axial fan, which is arranged in an extension of the axis of rotation of the rotor shaft or as a radial fan, which is offset relative to this axis of rotation, in particular in the radial direction outside of the housing and communicating via a coolant-conducting connection with the interior is in communication , The fan can accelerate the coolant in either the axial or radial direction with respect to the direction of rotation of the fan.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilator drehfest auf der Rotorwelle angeordnet. Hierdurch wird im Betrieb des Elektromotors kontinuierlich ein Kühlmittelstrom erzeugt. Ein derartiger Ventilator ist automatisch in Betrieb, wenn der entsprechende Elektromotor in Betrieb ist und sich die Rotorwelle dreht. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Kühlung des Elektromotors durch das Kühlmittel erreicht. Der bauliche Aufwand ist vergleichsweise gering, da ein separater Antrieb des Ventilators entbehrlich ist.In a preferred embodiment, the fan is rotatably mounted on the rotor shaft. As a result, a coolant flow is continuously generated during operation of the electric motor. Such a fan is automatically in operation when the corresponding electric motor is in operation and rotates the rotor shaft. As a result, a particularly reliable cooling of the electric motor is achieved by the coolant. The structural complexity is relatively low, since a separate drive of the fan is unnecessary.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform weist der Ventilator einen eigenen und von der Rotorwelle unabhängigen Antrieb auf. In dieser Ausführungsform kann die Drehzahl des Ventilators unabhängig von der Drehzahl der Rotorwelle bzw. des Elektromotors gesteuert werden. Hierdurch wird eine bessere Anpassung des durch den Ventilator geförderten Kühlmittelstroms am Rotor und Stator vorbei gewährleistet. So kann sichergestellt werden, dass ein gleichmäßig hoher Kühlmittelstrom gerade auch bei niedrigen Drehzahlen des Elektromotors zur Verfügung steht.In an alternative preferred embodiment, the fan has its own and independent of the rotor shaft drive. In this embodiment, the rotational speed of the fan can be controlled independently of the rotational speed of the rotor shaft or of the electric motor. As a result, a better adaptation of the funded by the fan coolant flow on the rotor and stator is ensured. This ensures that evenly high coolant flow is available even at low engine speeds.

Mit Vorteil ist der Ventilator im Innenraum angeordnet. Durch die Anordnung des Ventilators in dem Innenraum, der ebenso den Stator und Rotor des Elektromotors aufnimmt, kann eine kompakte Gestaltung eines entsprechenden Elektromotors erreicht werden. Besonders bevorzugt ist der Innenraum geschlossen. Der im Innenraum angeordnete Ventilator erzeugt somit eine Zirkulation des Kühlmittels im Innenraum des Elektromotors. Dadurch, dass der Innenraum des Elektromotors in der geschlossenen Variante von der Umgebung getrennt ist, wird ein Eintragen von Fremdkörpern in den Innenraum vermieden. Dies ist besonders wichtig für die Verwendung des erfindungsgemäßen Elektromotors in rauen Umgebungen mit hoher Schmutzlast oder wenn viel Feuchtigkeit in der Umgebung vorhanden ist. Somit können Kurzschlüsse in der Elektrik im Innenraum des Elektromotors vermieden werden. Eine Abführung der Wärme aus dem Elektromotor erfolgt in diesem Fall fast ausschließlich durch das den Kühlmantel durchströmende Kühlmedium.Advantageously, the fan is arranged in the interior. The arrangement of the fan in the interior, which also accommodates the stator and rotor of the electric motor, a compact design of a corresponding electric motor can be achieved. Particularly preferably, the interior is closed. The fan arranged in the interior thus generates a circulation of the coolant in the interior of the electric motor. Characterized in that the interior of the electric motor is separated in the closed version of the environment, an entry of foreign bodies is avoided in the interior. This is particularly important for the use of the electric motor according to the invention in harsh environments with high pollution load or if there is a lot of moisture in the environment. Thus, short circuits in the electrical system in the interior of the electric motor can be avoided. A dissipation of heat from the electric motor takes place in this case almost exclusively by the coolant jacket flowing through the cooling medium.

Mit Vorteil weist der Rotor wenigstens einen im Wesentlichen axial verlaufenden Kühlkanal auf. Durch diesen Kühlkanal kann auch der Rotor von dem Kühlmittel durchströmt und entsprechend gekühlt werden. Die Temperatursteuerung des Elektromotors wird somit verbessert. Besonders vorteilhaft ist ein derartiger im Rotor verlaufender Kühlkanal in Elektromotoren mit geschlossenen Innenraum, da der durch den Ventilator erzeugte Kühlmittelstrom somit einen Kühlkreislauf ausbilden kann, der den Kühlkanal im Rotor und den Kühlkanal im Stator umfasst, so dass das Kühlmittel über den einen Kühlkanal vom Ventilator weg und über den anderen Kühlkanal zum Ventilator zurückströmen kann. Durch einen derart zirkulierenden Kühlmittelstrom im Innenraum des Elektromotors wird die Kühlung und somit die Temperaturkontrolle im Innenraum des Elektromotors verbessert.Advantageously, the rotor has at least one substantially axially extending cooling channel. Through this cooling channel and the rotor can be flowed through by the coolant and cooled accordingly. The temperature control of the electric motor is thus improved. Such a cooling channel extending in the rotor is particularly advantageous in electric motors with a closed interior, since the coolant flow generated by the fan Thus, it can form a cooling circuit comprising the cooling channel in the rotor and the cooling channel in the stator, so that the coolant can flow away from the fan via the one cooling channel and back to the fan via the other cooling channel. By such a circulating coolant flow in the interior of the electric motor, the cooling and thus the temperature control in the interior of the electric motor is improved.

Vorzugsweise weist der Elektromotor eine Kühlungssteuerung auf, die zumindest eine Sensoreinheit umfasst und die Kühlung des Elektromotors steuernd ausgebildet ist. Hierbei kann die zumindest eine Sensoreinheit im Innenraum des Elektromotors, am Stator, am Rotor oder im Bereich des Kühlmediumzuflusses oder Kühlmediumabflusses des Kühlmantels oder an anderer geeigneter Stelle angeordnet sein. Die Sensoreinheit kann hierbei beispielsweise die Durchflussmengen oder Druckverluste messen. Besonders bevorzugt nimmt die Sensoreinheit jedoch die Temperatur auf. Die Kühlungssteuerung wertet das Signal der Sensoreinheit aus und steuert die Kühlung des Elektromotors entsprechend. Besonders bevorzugt ist die Kühlungssteuerung dabei so ausgestaltet, dass sie die Durchströmung des Kühlmantels steuert. Somit kann der Bedarf an Kühlmedium sowie die Energie, die für die Förderung des Kühlmediums durch den Kühlmantel nötig ist, an den aktuellen Kühlungsbedarf des Elektromotors angepasst werden. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor den Ventilator mit einem eigenen, von der Rotorwelle unabhängigen Antrieb auf, wobei die Kühlungssteuerung die Drehzahl des Ventilators steuernd ausgebildet ist. Somit kann die Strömung des Kühlmittels im Bereich des Stators und Rotors gesteuert und an den aktuellen Kühlmittelbedarf angepasst werden. Somit wird der Energiebedarf für den Antrieb des Ventilators optimiert und eine stets ausreichende Kühlung von Rotor und Stator über das Kühlmittel sichergestellt.Preferably, the electric motor has a cooling control, which comprises at least one sensor unit and is designed to control the cooling of the electric motor. In this case, the at least one sensor unit can be arranged in the interior of the electric motor, on the stator, on the rotor or in the region of the cooling medium inflow or cooling medium outflow of the cooling jacket or at another suitable location. The sensor unit can measure, for example, the flow rates or pressure losses. However, the sensor unit particularly preferably absorbs the temperature. The cooling control evaluates the signal of the sensor unit and controls the cooling of the electric motor accordingly. Particularly preferably, the cooling control is designed so that it controls the flow through the cooling jacket. Thus, the need for cooling medium as well as the energy needed to deliver the cooling medium through the cooling jacket can be adjusted to the current cooling requirements of the electric motor. Particularly preferably, the electric motor to the fan with its own, independent of the rotor shaft drive, wherein the cooling control is designed to control the speed of the fan. Thus, the flow of the coolant in the region of the stator and rotor can be controlled and adapted to the current coolant requirement. Thus, the energy required for the drive of the fan is optimized and ensures always sufficient cooling of the rotor and stator via the coolant.

Besonders bevorzugt ist die Sensoreinheit im Innenraum des Elektromotors angeordnet. Hierbei kann sie insbesondere direkt am Stator oder am Rotor angeordnet sein und unmittelbar die Temperaturen dieser Bauteile aufnehmen.Particularly preferably, the sensor unit is arranged in the interior of the electric motor. In this case, it may in particular be arranged directly on the stator or on the rotor and directly record the temperatures of these components.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen:

1 einen Querschnitt in Längsrichtung durch einen erfindungsgemäßen Elektromotor;
2 einen Querschnitt rechtwinklig zur Längsmittelachse des Elektromotors nach 1;
3 eine Ansicht des Gehäuses des erfindungsgemäßen Elektromotors nach 1 mit dem Stator;
4 eine Ansicht des Gehäuses mit Stator nach 3 entlang der Längsmittelachse betrachtet;
5 eine Ansicht eines Rotors eines erfindungsgemäßen Elektromotors von der Stirnseite;
6 den Längsquerschnitt des Rotors nach 5;
7 den Innenmantel eines Kühlmantels eines erfindungsgemäßen Elektromotors mit Einbauten;
8 das Gehäuse nach 7 in einer Ansicht von der Seite,
9 den Querschnitt durch das Gehäuse nach 8, und
10 ein Gehäuse in einer alternativen Ausgestaltung.

Further advantageous embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated below. Show:

1 a cross section in the longitudinal direction through an electric motor according to the invention;
2 a cross section at right angles to the longitudinal center axis of the electric motor according to 1 ;
3 a view of the housing of the electric motor according to the invention 1 with the stator;
4 a view of the housing with stator after 3 viewed along the longitudinal center axis;
5 a view of a rotor of an electric motor according to the invention from the end face;
6 the longitudinal cross section of the rotor after 5 ;
7 the inner jacket of a cooling jacket of an electric motor according to the invention with internals;
8th the housing after 7 in a view from the side,
9 the cross section through the housing after 8th , and
10 a housing in an alternative embodiment.

Nachfolgend werden gleichwirkende Elemente der Erfindung mit einer einheitlichen Bezugsziffer versehen. Die nachfolgend beschriebenen Merkmale der Ausführungsbeispiele können auch in anderen Merkmalskombinationen als dargestellt Gegenstand der Erfindung sein.Hereinafter, equivalent elements of the invention are given a common reference numeral. The features of the exemplary embodiments described below can also be the subject of the invention in other combinations of features.

1 zeigt einen Elektromotor 2 mit einem Gehäuse 4, in dem ein Stator 6 angeordnet ist, der einen Rotor 8 umfasst. Der Rotor 8 ist mit einer Rotorwelle 10 drehfest verbunden. Das Gehäuse 4 weist einen Kühlmantel 12 auf, der einen Innenmantel 14 und einen Außenmantel 16 aufweist. Im Kühlmantel 12 sind zwischen Innenmantel 14 und Außenmantel 16 Einbauten 18 angebracht, durch die im Kühlmantel 12 Strömungskanäle 20 ausgebildet werden. Durch die Strömungskanäle 20 kann ein Kühlmedium durch den Kühlmantel 12 geleitet werden. Der Stator 6 steht über eine Wärme übertragende Kontaktfläche 22 in einem Wärme leitenden Kontakt mit dem Innenmantel 14 des Kühlmantels 12. Hierdurch kann überschüssige Energie aus dem Stator 6 an den Kühlmantel 12 abgegeben und dort durch das Kühlmedium aus dem Elektromotor 2 ausgetragen werden. 1 shows an electric motor 2 with a housing 4 in which a stator 6 is arranged, which is a rotor 8th includes. The rotor 8th is with a rotor shaft 10 rotatably connected. The housing 4 has a cooling jacket 12 on top of an inner coat 14 and an outer jacket 16 having. In the cooling jacket 12 are between inner jacket 14 and outer jacket 16 fixtures 18 attached by the in the cooling jacket 12 flow channels 20 be formed. Through the flow channels 20 can a cooling medium through the cooling jacket 12 be directed. The stator 6 is via a heat transferring contact surface 22 in a heat-conducting contact with the inner jacket 14 of the cooling jacket 12 , This can cause excess energy from the stator 6 to the cooling jacket 12 discharged and there by the cooling medium from the electric motor 2 be discharged.

Der Stator 6 und der Rotor 8 sind in einem Innenraum 24 des Elektromotors 2 angeordnet. Auf der Rotorwelle 10 ist drehfest ein Ventilator 26 angeordnet. Durch diesen Ventilator wird ein Kühlmittel im Innenraum 24 bei Drehung der Rotorwelle 10 in Bewegung versetzt und strömt durch Kühlkanäle 28 im Stator 6 und Kühlkanäle 30 im Rotor 8 im Innenraum 24 am Stator 6 und Rotor 8 vorbei und kühlt diese dabei.The stator 6 and the rotor 8th are in an interior 24 of the electric motor 2 arranged. On the rotor shaft 10 is non-rotatable a fan 26 arranged. This fan is a coolant in the interior 24 upon rotation of the rotor shaft 10 set in motion and flows through cooling channels 28 in the stator 6 and cooling channels 30 in the rotor 8th in the interior 24 at the stator 6 and rotor 8th over and cool it.

2 zeigt einen Elektromotor nach 1 in einem Querschnitt. Hierbei sind die Kühlkanäle 28 des Stators 6 sowie die Kühlkanäle 30 des Rotors 8 deutlich erkennbar. Im Kühlmantel 12 sind Einbauten 18 erkennbar. Die Einbauten 18 weisen jeweils einen Durchlass 32 auf, durch den die durch die Einbauten voneinander in axialer Richtung getrennten Bereiche in einer fluidtechnischen Verbindung stehen. 2 shows an electric motor 1 in a cross section. Here are the cooling channels 28 of the stator 6 as well as the cooling channels 30 of the rotor 8th clearly. In the cooling jacket 12 are internals 18 recognizable. The fixtures 18 each have a passage 32 on, through which the internals separated by the internals in the axial direction are in fluid communication.

3 zeigt das Gehäuse 4 des Elektromotors mit dem Kühlmantel 12 umfassend den Innenmantel 14 und Außenmantel 16, in dem Einbauten 18 Strömungskanäle 20 ausbilden. Im Gehäuse 4 ist ein Stator 6 angeordnet. 4 zeigt das Gehäuse 4 mit dem darin angeordneten Stator 6 in einer Ansicht von der Stirnseite. Die Kühlkanäle 28 im Stator 6 sind gut zu erkennen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kühlkanäle 28 am Rand des Stators 6 angebracht. Eine Einhüllende des Stators fällt dabei zu mehr als 50 % mit der Kontaktfläche 22 zwischen Stator 6 und Innenmantel 14 des Kühlmantels 12 zusammen. Hierdurch wird eine große Fläche zur Wärmeübertragung vom Stator 6 in den Kühlmantel 12 über Festkörperwärmeleitung bereitgestellt. Die Kühlkanäle 28 im Stator 6 können hierbei auch derart im Stator 6 angeordnet sein, dass die Außenseite des Stators 6 vollflächig an dem Innenmantel 14 des Kühlmantels 12 anliegt. Die Kühlkanäle 28 im Stator 6 verlaufen dann nicht nur entlang des Stators 6 sondern innerhalb des Stators 6. 3 shows the case 4 of the electric motor with the cooling jacket 12 comprising the inner jacket 14 and outer jacket 16 in which internals 18 flow channels 20 form. In the case 4 is a stator 6 arranged. 4 shows the case 4 with the stator arranged therein 6 in a view from the front. The cooling channels 28 in the stator 6 are easy to recognize. In this embodiment, the cooling channels 28 at the edge of the stator 6 appropriate. An envelope of the stator thereby falls more than 50% with the contact surface 22 between stator 6 and inner jacket 14 of the cooling jacket 12 together. This creates a large area for heat transfer from the stator 6 in the cooling jacket 12 provided via solid-state heat conduction. The cooling channels 28 in the stator 6 can also be in the stator 6 be arranged that the outside of the stator 6 over the entire surface of the inner shell 14 of the cooling jacket 12 is applied. The cooling channels 28 in the stator 6 then not only run along the stator 6 but inside the stator 6 ,

Der Rotor 8 ist in 5 in einer Ansicht von der Stirnseite dargestellt, in der die Kühlkanäle 30 des Rotors 8 deutlich zu erkennen sind. 6 zeigt denselben Rotor 8 mit dem Kühlkanal 30 in einem Querschnitt.The rotor 8th is in 5 shown in a view from the front, in which the cooling channels 30 of the rotor 8th are clearly visible. 6 shows the same rotor 8th with the cooling channel 30 in a cross section.

7 zeigt einen Teil des Gehäuses 4, mit dem Innenmantel 14 des Kühlmantels 12, an dem Einbauten 18 festgelegt sind. Die Einbauten 18 sind hierbei als sich C-förmig in Umfangsrichtung um den Innenmantel erstreckende Elemente ausgeführt. Zwischen den Enden der C-förmigen Einbauten 18 ist ein Durchlass 32 ausgebildet, durch den die durch die Einbauten definierten Bereiche in einer strömungstechnischen Verbindung stehen. Hierbei ist gut zu erkennen, wie die Einbauten 18 im Kühlmantel 12 einen Strömungskanal 20 ausbilden, in dem eine mehrfache Umlenkung und Stromteilung des Kühlmediums sowie eine Rückvermischung des Kühlmediums stattfindet. 8 zeigt diesen Teil eines Gehäuses 4 mit dem Innenmantel 14 des Kühlmantels 12 und den auf dem Innenmantel 14 angeordneten Einbauten 18. 9 zeigt das Gehäuse in einem Schnitt, der durch die Durchlässe 32 der Einbauten 18 gelegt wird. Hierbei ist zu erkennen, dass die C-förmigen Einbauten jeweils wechselseitig um 180 ° versetzt angeordnet sind. 7 shows a part of the housing 4 , with the inner jacket 14 of the cooling jacket 12 , on the internals 18 are fixed. The fixtures 18 are here designed as C-shaped circumferentially extending around the inner shell elements. Between the ends of the C-shaped internals 18 is a passage 32 formed, through which the areas defined by the internals are in a fluidic connection. This is easy to see how the internals 18 in the cooling jacket 12 a flow channel 20 form, in which a multiple deflection and flow division of the cooling medium and a back-mixing of the cooling medium takes place. 8th shows this part of a case 4 with the inner jacket 14 of the cooling jacket 12 and on the inner jacket 14 arranged fittings 18 , 9 shows the case in a section through the passages 32 the internals 18 is placed. It can be seen here that the C-shaped installations are mutually offset by 180 °.

10 zeigt ein Gehäuse 4 in einer alternativen Ausgestaltung mit einem außerhalb eines Innenraums 24 angeordneten Ventilator 26. Der Ventilator 26 weist dabei einen separaten Antrieb auf, der hier als Elektromotor ausgestaltet ist. Das Kühlmittel wird von außerhalb des Elektromotors 2 durch einen Filter angesaugt und nach der Durchströmung des nach außen offenen Innenraums 24 durch eine Austrittsöffnung wieder nach außen abgegeben. Durch eine Anordnung des Ventilators 26 außerhalb des Innenraums 24 kann im Vergleich mit einer Anordnung des Ventilators 26 im Innenraum kürzere Baulänge des Elektromotors 2 realisiert werden. 10 shows a housing 4 in an alternative embodiment with one outside an interior 24 arranged fan 26 , The ventilator 26 has a separate drive, which is designed here as an electric motor. The coolant is from outside the electric motor 2 sucked in by a filter and after the flow through the interior open to the outside 24 discharged again through an exit opening to the outside. By an arrangement of the fan 26 outside the interior 24 can be compared with an arrangement of the fan 26 in the interior shorter overall length of the electric motor 2 will be realized.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2580848 B1 [0002]

Claims

Electric motor (2) having a rotor (8) which is connected in a rotationally fixed manner to a rotor shaft (10), having a housing (4) which is provided with a cooling jacket (12), in particular through which a liquid can flow, which has an inner jacket (14) and an outer jacket (16), and having a stator (6) fixedly arranged in the housing (4) surrounding the rotor (8) in the circumferential direction and having at least one substantially axially extending cooling channel (28), characterized in that the stator (6) contacts the inner jacket (14) of the cooling jacket (12) via a heat-transmitting contact surface (22), the contact surface (22), viewed from one end side of the stator (6), covering at least 50% of the envelope of the stator (6). and / or the inside of the inner jacket (14).

Electric motor (2) after Claim 1 , characterized in that the axial extent of the cooling jacket (12) corresponds at least to the axial extent of the stator (6).

Electric motor (2) after Claim 1 or 2 , characterized in that in the cooling jacket (12) at least one flow channel (20) forming internals (18) are arranged.

Electric motor (2) after Claim 3 , characterized in that the internals (18) in the axial direction are spaced from each other and in the circumferential direction between the inner shell (14) and outer shell (16), wherein the internals (18) each have at least one fluidic passage (32) and wherein the Passages (32) of axially successive internals (18) in the circumferential direction are rotated against each other so that the internals (18) in the cooling jacket (12) form a flow channel (20) with multiple deflection and flow division.

Electric motor (2) after Claim 4 , characterized in that the internals (18) C-shaped between the inner shell (14) and outer jacket (16) extending are arranged.

Electric motor (2) after Claim 5 , characterized in that the internals (18) by 270 ° to 350 °, in particular 320 ° to 340 °, between the inner shell (14) and outer jacket (16) extending arranged.

Electric motor (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (2) a fan (26) for generating a coolant flow, in particular a gas or gas mixture stream, in a stator (6) and the rotor (8) receiving Interior (24).

Electric motor (2) after Claim 7 , characterized in that the fan (26) rotationally fixed on the rotor shaft (10) is arranged.

Electric motor (2) after Claim 7 , characterized in that the fan (26) has its own and by the rotor shaft (10) independent drive.

Electric motor (2) according to one of Claims 7 to 9 , characterized in that the fan (26) in the interior (24) is arranged.

Electric motor (2) after Claim 10 , characterized in that the interior space (24) is closed.

Electric motor (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (8) has at least one substantially axially extending cooling channel (30).

Electric motor (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the electric motor (2) has a cooling control, which comprises at least one sensor unit and the cooling of the electric motor (2) is designed to control.

Electric motor (2) after a Claim 13 , characterized in that the cooling control is designed to control the flow through the cooling jacket (12).

Electric motor (2) after Claim 9 and one of the Claims 13 or 14 , characterized in that the cooling control is designed to control the speed of the fan (26).

Electric motor (2) according to one of Claims 13 to 15 , characterized in that the sensor unit in the interior (24) is arranged.